Правила безопасной работы в лаборатории. Методы разделения смесей
Тема кодификатора ОГЭ: Правила безопасной работы в школьной лаборатории. Лабораторная посуда и оборудование. Разделение смесей и очистка веществ.
1. Основные правила безопасной работы в лаборатории
Для успешного выполнения 16 задания ОГЭ необходимо хорошо знать правила техники безопасности. Часто эти правила проверяются на уровне здравого смысла, но есть и специфические химические тонкости.
- Общие правила: В лаборатории категорически запрещается принимать пищу, пить воду из химической посуды и пробовать вещества на вкус, даже если это поваренная соль.
- Определение запаха: Никогда нельзя наклоняться над сосудом и глубоко вдыхать. Чтобы определить запах вещества, нужно направить воздух от горлышка сосуда к себе движением руки (на себя).
- Нагревание веществ:
- Пробирку с нагреваемым веществом закрепляют в пробиркодержателе в верхней трети (ближе к отверстию).
- Отверстие пробирки должно быть направлено в сторону от себя и от соседей.
- Сначала прогревают всю пробирку целиком, и только затем — ту часть, где находится вещество. Иначе стекло может лопнуть.
- Работа с кислотами: При разбавлении концентрированных кислот (особенно серной) сначала наливают воду, а затем тонкой струйкой при перемешивании добавляют кислоту («сначала вода, потом кислота — иначе случится большая беда»).
- Работа с газами: Опыты, сопровождающиеся выделением ядовитых или летучих веществ (хлор, сероводород, оксиды азота), должны проводиться строго в вытяжном шкафу.
- Первая помощь: При попадании кислоты на кожу следует промыть участок большим количеством воды, а затем обработать слабым раствором питьевой соды (NaHCO₃). При ожоге щелочью — промыть водой и обработать слабым раствором борной или уксусной кислоты.
2. Химическая посуда и оборудование
Некоторые задания требуют знания базовой химической посуды и ее предназначения.
- Пробирка: для проведения реакций с небольшими количествами веществ.
- Мерный цилиндр, мензурка: для точного отмеривания объемов жидкостей.
- Колба: для хранения растворов, проведения реакций, собирания газов (плоскодонные, круглодонные, конические).
- Ступка с пестиком: для измельчения твердых веществ.
- Делительная воронка: для разделения несмешивающихся жидкостей (например, вода и масло).
- Шпатель или ложечка: для отбора сухих сыпучих веществ. Нельзя брать реактивы руками!
3. Чистые вещества и смеси
Все смеси делятся на две большие группы в зависимости от того, можно ли визуально (или в микроскоп) отличить частицы компонентов друг от друга:
- Однородные (гомогенные) смеси: частицы компонентов невозможно разглядеть даже в мощный микроскоп. Вещество выглядит как единое целое. Примеры: воздух, раствор поваренной соли в воде, раствор сахара, сплавы металлов (бронза, латунь).
- Неоднородные (гетерогенные) смеси: можно заметить частицы веществ невооруженным глазом или под микроскопом. Между веществами есть граница раздела. Примеры: вода и песок, вода и мел, вода и масло, дым, туман, молоко (капли жира в воде).
4. Методы разделения смесей
Разделение смесей основано на различии физических свойств компонентов (разная плотность, температуры кипения, растворимость, магнитные свойства). Методы разделения не меняют химического состава веществ!
| Метод разделения | Для каких смесей | На чем основан метод | Примеры смесей |
|---|---|---|---|
| Отстаивание (или использование делительной воронки) |
Неоднородные | Различная плотность нерастворимых веществ или несмешивающихся жидкостей. Тяжелое оседает, легкое всплывает. | Вода и масло, бензин и вода, вода и речной песок. |
| Фильтрование | Неоднородные | Пропускание смеси жидкости и нерастворимого твердого вещества через фильтр (бумагу, ткань). | Вода и мел, вода и глина, отделение осадка от раствора после реакции. |
| Действие магнитом | Неоднородные | Один из компонентов обладает магнитными свойствами (например, железо, кобальт, никель). | Железные и древесные опилки, порошок железа и серы. |
| Выпаривание / Кристаллизация | Однородные | Различные температуры кипения. Растворитель (вода) испаряется, а твердое вещество остается. | Раствор поваренной соли (NaCl) в воде, раствор сахара. |
| Дистилляция (перегонка) | Однородные | Различные температуры кипения двух смешивающихся жидкостей. Более летучая испаряется первой и затем конденсируется. | Вода и спирт, получение дистиллированной (чистой) воды из морской, перегонка нефти. |
| Хроматография | Однородные | Различная способность веществ поглощаться (адсорбироваться) поверхностью другого вещества. | Разделение пигментов в краске или чернилах, разделение сложных смесей в лаборатории. |
5. Разбор типовых заданий
Пример 1: Правила безопасности
Из предложенного перечня выберите два верных утверждения о правилах работы в химической лаборатории.
- При разбавлении концентрированной серной кислоты воду приливают к кислоте.
- Опыты с выделением ядовитых газов проводят в вытяжном шкафу.
- Пробирку с нагреваемой жидкостью следует держать строго вертикально.
- Для определения запаха вещества нужно направить воздух рукой от сосуда к себе.
- Остатки реактивов после опыта следует выливать обратно в склянку, из которой они были взяты.
Разбор:
1. Неверно. Правило: «сначала вода, потом кислота». Если лить воду в концентрированную кислоту, произойдет сильное вскипание и разбрызгивание из-за выделения огромного количества тепла.
2. Верно. Вытяжной шкаф предотвращает попадание токсичных газов в помещение лаборатории.
3. Неверно. Пробирку держат под наклоном (под углом около 45 градусов), направляя отверстие в сторону от себя и окружающих.
4. Верно. Это правильный метод безопасного определения запаха (направление паров рукой на себя).
5. Неверно. Остатки реактивов никогда не сливают обратно в чистую исходную емкость, так как это может загрязнить весь запас чистого вещества.
Ответ: 2, 4.
Пример 2: Методы разделения смесей
Установите соответствие между названием смеси и способом ее разделения: к каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго столбца.
| СМЕСЬ | СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ |
|---|---|
|
А) Железные опилки и порошок серы Б) Вода и речной песок В) Вода и поваренная соль |
1) Выпаривание 2) Действие магнитом 3) Отстаивание или фильтрование 4) Дистилляция (перегонка) |
Разбор:
А) Железные опилки и порошок серы. Это гетерогенная смесь твердых веществ. Железо обладает ярко выраженными магнитными свойствами, в то время как сера — немагнитна. Следовательно, эту смесь можно легко разделить с помощью магнита. Соответствует пункту 2.
Б) Вода и речной песок. Это гетерогенная смесь (суспензия), в которой песок не растворяется в воде и выпадает в осадок. Ее можно разделить отстаиванием (песок осядет) или фильтрованием (песок останется на фильтре, а чистая вода пройдет сквозь него). Соответствует пункту 3.
В) Вода и поваренная соль. Это гомогенная (однородная) смесь — истинный раствор. Соль полностью растворена. Чтобы получить твердую соль обратно, раствор нужно нагреть, вода испарится, а соль кристаллизуется на дне. Этот метод называется выпариванием. Соответствует пункту 1.
Ответ: 231.